Myšlenka raketového kosmického letadla schopného vystoupat na oběžnou dráhu a vrátit se na Zemi jako letadlo se objevila před několika desítkami let. Postupem času jeho vývoj vedl k tzv. orbitální letadla, včetně těch, která našla praktické uplatnění. Do určité doby však práce v této oblasti nemohla přinést požadované výsledky. Přední země světa vyvinuly několik projektů vesmírných letadel, ale nepokročily dále než testováním experimentálního vybavení.
Je třeba poznamenat, že veškerý raný vývoj SSSR a USA v oblasti kosmických letadel, přestože nevedl ke vzniku a provozu zásadně nové technologie, stále nebyl zbytečný. S jejich pomocí mohli specialisté z velkého počtu vědeckých a projekčních institucí získat potřebné zkušenosti, provést řadu studií a experimentů a určit další způsoby vývoje vesmírných technologií. Na základě nových technologií a vývoje byly brzy vytvořeny skutečné vzorky vesmírných letadel s požadovanými charakteristikami.
X-20 DynaSoar
Prvním plnohodnotným projektem kosmického letadla, který měl šanci dosáhnout zkušebních letů, je americký X-20 DynaSoar. Práce na tomto programu začaly na podzim 1957 - jen několik dní po vypuštění první umělé družice Země vyrobené v SSSR. Vojenské a politické vedení, stejně jako vedoucí amerického leteckého průmyslu, dospěli k závěru, že je nutné vytvořit vlastní vesmírné systémy, včetně systémů vhodných pro vojenské použití.
Kosmické letadlo X-20 DynoSoar vstupuje do atmosféry. Kresba NASA
V polovině prosince se v NACA konala konference o způsobech vývoje raketových a vesmírných technologií. Diskutovalo se o třech hlavních typech kosmických lodí pro přepravu osob nebo nákladu: kapsle se startem na oběžnou dráhu pomocí nosné rakety a návratem po balistické dráze; orbiter typu Lifting Body, schopný provádět některé manévry; stejně jako plnohodnotný orbitální kosmický letoun. Na základě výsledků diskusí bylo rozhodnuto o vývoji konceptů „balistické“kapsle a vesmírného letounu.
Koncem roku zahájilo velitelství výzkumu a vývoje amerického letectva nový program s kódem DynaSoar (zkratka pro Dynamic Soaring - „dynamické plánování“), ve kterém bylo v plánu vývoj vesmírného letounu. Začalo se formování požadavků na budoucí kosmickou loď a také shromažďování žádostí o účast v programu. BBC obdržela celkem více než sto návrhů, ale do programu bylo zapojeno pouze 10 společností, z nichž se některé rozhodly spolupracovat.
Na začátku jara 1958 se letectvo seznámilo s tuctem předběžných projektů systému DynaSoar. Vývojářské společnosti zaujaly různé přístupy a implementovaly různé koncepty. Přitom značná část projektů měla určitou podobnost. Zajistili stavbu hypersonického raketového letadla, které mělo být spojeno s nosnou raketou posilovače. Rozdíly byly v konstrukci letadla, složení palubních systémů a architektuře nosné rakety. Za nejlepší možnosti považovalo letectvo projekty od skupin společností Boeing-Vought a Bell-Martin. Byli to oni, kdo byl vyvinut.
Oddělení nosné rakety a kosmického letadla. Kresba NASA
Souběžně s hledáním vítězů soutěže jednala armáda s NACA: tato organizace měla zajišťovat vědecké a praktické akce. Odpovídající dohoda se objevila koncem podzimu 1958. Poté agentura pro výzkum a vývoj a společnosti leteckého průmyslu spolupracovaly pod vedením letectva. Do této doby bylo rozhodnuto provést program v několika fázích - od výzkumu po konstrukci a testování bojové verze kosmického letadla.
V průběhu roku 1959 obě skupiny společností prováděly různé výzkumné a vývojové činnosti. Během tohoto období zákazník několikrát změnil požadavky na vesmírný letoun. Začátkem listopadu vybralo letectvo vítěze soutěže. Nejlepší verzi projektu navrhly společnosti Boeing a Vought. Je zvláštní, že v té době ta druhá výrazně snížila svou účast na projektu - byla zodpovědná pouze za několik jednotek budoucího aparátu. Martin byl také zapojen do projektu, který měl vyvinout požadovanou nosnou raketu.
Vývoj budoucího prototypu kosmického letadla začal na samém konci roku 1959. Tato fáze práce byla označena jako Phase Alpha. Zpracování vzhledu kosmického letounu s pracovním označením X-20 vedlo ke konkrétním výsledkům. Design produktu se tedy neustále měnil a od základní verze se posouval dál a dál. Souběžně probíhal vývoj plánu stavby a zkoušek. Od určité doby plánovali zákazník a vývojář provést dvě desítky testovacích letů - a to pouze v rámci prvních fází.
Model aparátu X-20. Fotografie Boeingu
V polovině roku 1961 účastníci programu určili konečnou podobu budoucí rakety a vesmírného komplexu. Kromě samotné hypersonické kosmické lodi v ní byla zařazena speciálně upravená nosná raketa Titan IIIC. Místo pódia s užitečným zatížením bylo navrženo nainstalovat na něj produkt DynaSoar. Třístupňová raketa mohla být také vybavena speciálním čtvrtým stupněm. Tato jednotka měla zůstat ve vesmírném letadle a poskytnout řešení některých problémů.
Projekt X-20 zahrnoval stavbu středně velkého kosmického letadla s charakteristickým vzhledem. Za optimální bylo považováno nízko položené delta křídlo, nad kterým byl trup se špičatým nosním kuželem a dvojicí bočních kýlů. Kostra letadla byla navržena tak, aby byla vyrobena ze žáruvzdorných ocelových slitin a pokryta speciálními keramickými panely. Byl také použit princip chlazení pláště pomocí vnitřních radiátorů kapalinou. Uvnitř trupu byl jednomístný kokpit, stejně jako raketový motor na kapalná paliva a další nezbytná zařízení. Délka vozidla nepřesáhla 11 m, rozpětí křídel bylo necelých 6,5 m. Vlastní hmotnost byla 5,16 tuny.
Podle tehdejších návrhů mohly být řízené střely umístěny do nákladového prostoru X-20 k útoku na cíle na oběžné dráze nebo na Zemi. Kromě toho nebylo vyloučeno použití bomb s volným pádem. Pokud je známo, vývoj specializovaných raket typu vesmír-prostor a prostor-země zatím nepřekročil rámec předběžného výzkumu.
Testovací pilot v kokpitu pozemního simulátoru. Fotografie Boeingu
V září 1961 představil Boeing zákazníkovi model kosmického letadla v plné velikosti. Jeho souhlas by otevřel cestu projektu postavit plnohodnotný prototyp. Rovněž probíhaly přípravy na testování: NASA a letectvo zahájily nábor pilotů k účasti na budoucích testech. Do speciální skupiny bylo vybráno šest pilotů. Museli provést nejméně devět orbitálních letů.
Tyto plány však nebyly splněny. Již v říjnu 1961 byl v souvislosti se vznikem konkurenčních vesmírných programů navržen plán na snížení nákladů na projekt X-20 DynaSoar. Tento dokument počítal se snížením počtu zkušebních letů a zjednodušením letových programů. Kvůli tomu bylo plánováno snížení nákladů na testy na 920 milionů dolarů a dokončení do roku 1967. Je zvláštní, že jeden z paralelních vesmírných programů ve stejném období byl podroben tak tvrdé kritice, že byl jednoduše uzavřen.
Na tomto pozadí však nebyl důvod k radosti. Již v únoru příštího roku byl program DynaSoar převeden do kategorie výzkumu, což bylo způsobeno problémy ve vývoji kosmického letadla a pro něj rakety. Kromě toho byly potíže se získáváním finančních prostředků a organizací práce. V říjnu se objevila nová verze programového harmonogramu, opět zajišťující snížení výdajů.
Rozložení DynaSoar a jeho tvůrci z Boeingu. Fotografie Boeingu
V roce 1963 čelil projekt DynaSoar novému konkurentovi v podobě kosmické lodi Gemini. Pentagon porovnal dva vývojové trendy a pokusil se zjistit, o který z nich je z vojenského hlediska větší zájem. Následovaly spory ve vojenském oddělení, na jejichž pozadí se šuškalo o ukončení prací na X-20. Na jaře však Boeing dostal novou smlouvu na pokračování vývojových prací. Souběžně pokračovaly diskuse o budoucím financování a testování.
20. prosince 1963 nařídil ministr obrany Robert McNamara ukončení programu DynaSoar ve prospěch projektu ASSET s odpovídajícím přesměrováním financování. Podle zpráv bylo v té době na program DynaSoar vynaloženo 410 milionů dolarů. První let vyžadoval srovnatelné částky a několik dalších let práce. Projektu však nebyl přidělen potřebný čas a peníze.
Spirála
Zatímco se americká věda pokoušela vytvořit vesmírný letoun, sovětští specialisté pokračovali ve vývoji kapslových lodí s balistickým původem a v této záležitosti byli velmi úspěšní. Jen o několik let později však v naší zemi začaly práce na vytvoření orbitálního letadla. Domácí projekt leteckého systému dostal název „Spirála“.
Model spirálového leteckého systému ve vzletové konfiguraci. Fotografie Epizodsspace.airbase.ru
Je známo, že jedním z důvodů vzniku tématu „Spirála“byly informace o amerických plánech na vytvoření vesmírných letadel, konkrétně projekt DynaSoar. Současně lze poznamenat, že další vývoj astronautiky by mohl být prováděn různými způsoby, včetně vytváření vesmírných letadel. „Spirála“, přestože byla vytvořena s ohledem na cizí vzorky, lze považovat za zcela vlastní projekt založený na originálních nápadech.
Hotovou koncepci systému, spojující myšlenky raketového letadla a kosmické lodi, navrhl v roce 1964 30. Ústřední výzkumný ústav letectva. Tento návrh zaujal vůdce leteckého průmyslu a v roce 1965 se objevila odpovídající objednávka. V souladu s tím A. I. Mikojan měl vyvinout projekt slibného leteckého systému s kódem „Spirála“. Práce na tomto tématu začaly v roce 1966 pod vedením designéra G. E. Lozino-Lozinsky.
30. Ústřední výzkumný ústav dokončil významnou část prací, což značně zjednodušilo úkol Mikojanské konstrukční kanceláře. Specialisté institutu vytvořili architekturu budoucího komplexu a určili jeho vlastnosti a schopnosti. Díky tomu museli konstruktéři letadel provádět pouze vývojové práce. Tento přístup přinesl určité výhody. Podle plánů z poloviny šedesátých let by se tedy první let „Spirály“mohl uskutečnit už na začátku příštího desetiletí.
Spirálový letový profil. Obrázek Epizodsspace.airbase.ru
Systém Spiral byl založen na speciálním pomocném letounu 50-50 charakteristického vzhledu. Mělo to mít smetené křídlo a sadu proudových motorů s vysokým tahem. Na horní části stroje byla umístěna platforma pro instalaci orbitálního vesmírného letadla s horním stupněm. Podle základní koncepce měl posilovač vystoupat do výšky 30 km a vyvinout rychlost asi M = 6. Celková délka takového stroje dosáhla 38 m s rozpětím křídel 16, 5 m. Vzletová hmotnost celého leteckého systému je 52 tun.
Užitečným zatížením urychlovače „50-50“byla tzv. orbitální letadlo s raketovým posilovačem. Kosmický letoun byl navržen tak, aby byl postaven podle schématu s podpůrným trupem, ve kterém byla spodní částí stroje křídlová rovina. Samotný trup měl trojúhelníkový tvar s proměnlivým průřezem. Na bocích auta byla dvojice letadel zhroucených do stran. Na trupu byl kýl. Bylo navrženo, aby byl kluzák vyroben ze žáruvzdorných ocelí; obklad dostal speciální keramický povlak. Podle výpočtů se v určitých fázích letu musel nos trupu zahřát až na 1600 ° C, což vyžadovalo odpovídající ochranu.
Orbitální letoun „50“byl navržen tak, aby byl vybaven podpůrnými a kormidelními motory. S hmotností 8 tun mohl nést užitečné zatížení nejméně 500 kg. Uvažovalo se o možnosti vytvoření orbitálního interceptoru a průzkumu. Kromě toho existoval projekt kosmického bombardéru, který mohl nést 2 tuny nákladu. Kvůli pomocnému letounu a bloku raketového posilovače mohl letoun Spirali vystoupat na oběžné dráhy s nadmořskou výškou minimálně 150 km.
Orbitální letadlo „50“. Obrázek Buran.ru
Do konce tohoto desetiletí Mikojanská konstrukční kancelář dokončila většinu teoretických prací a připravila zařízení pro první praktické zkoušky. V červenci 1969 byl spuštěn experimentální přístroj BOR-1 („bezpilotní orbitální raketový letoun, první“) zjednodušené konstrukce. Na suborbitální trajektorii byl přiveden textolitový kluzák v měřítku 1: 3 za pomoci upravené rakety R-12. Produkt shořel v atmosféře, ale umožnil shromáždění některých dat. V prosinci téhož roku byl uveden na trh aparát BOR-2 s odlišným designem a konfigurací. Za letu selhaly řídicí systémy a prototyp vyhořel.
Od července 1970 do února 1972 byly provedeny další tři starty prototypů BOR-2. Dva skončili úspěchem, jeden neúspěchem. V letech 1973 a 1974 byly provedeny dva testy vylepšených produktů BOR-3. V obou případech došlo k nehodám z různých důvodů. I přes řadu nehod a nedostatků přinesly testy produktů řady BOR velké množství informací.
Již po spuštění projektu BOR byl vydán příkaz k ukončení prací na tématu „Spirála“. Vedení země se rozhodlo vrhnout síly průmyslu jinými směry. Již v roce 1974 byl však program obnoven a brzy byly získány nové výsledky. Nejnovější úspěch při vytváření leteckého systému "Spiral" lze považovat za analogový letoun "105.11", stejně jako oběžné dráhy BOR-4 a BOR-5.
Jeden z prototypů BOR-3. Foto Buran.ru
„105.11“/ MiG-105 byl přibližnou kopií orbitálního letadla „Spiral“, ale mohl létat pouze v atmosféře a podzvukovou rychlostí. Tento stroj byl určen k nácviku sestupu a horizontálního přistání kosmických letadel. 11. října 1976 se uskutečnil první let „105,11“. Vůz byl do dané výšky a kurzu přivezen pomocí letadlového letounu Tu-95. Dále byla maketa upuštěna a poté, co sestoupila, přistála. Uskutečnilo se sedm letů, poté byly testy zastaveny kvůli poruše prototypu.
V polovině sedmdesátých let se objevil technický úkol pro vytvoření slibného opakovaně použitelného vesmírného systému-budoucího komplexu Energia-Buran. Několik let se příznivci Spirály a Burana hádali a pokoušeli se bránit svou stranu, ale brzy byl problém vyřešen na nejvyšší úrovni. Bylo rozhodnuto omezit téma Spirály ve prospěch méně odvážného, ale slibného Burana. Současně bylo plánováno, že řada novinek Mikoyan Design Bureau a souvisejících podniků bude použita v novém projektu.
Počátkem osmdesátých let proběhlo v zájmu projektu Buran několik startů orbiterů BOR s čísly od „4“do „6“. Jejich úkolem bylo otestovat tepelnou ochranu pro budoucí vesmírnou rovinu a vyřešit další problémy. Všechny tyto experimenty přispěly k další práci na „Buranu“. Důležité je, že se zachovalo několik prototypů použitých ve dvou programech leteckých systémů a nyní jsou v muzeích.
Úspěchy i neúspěchy
Od konce padesátých let vyvinuly dvě přední země světa při vývoji svých vesmírných programů několik odvážných projektů kosmických letadel. Z řady důvodů toho či onoho druhu však tyto projekty nemohly zajít příliš daleko. V nejlepším případě šlo pouze o testování analogových zařízení.
Zkušený MiG-105 v Muzeu letectva. Fotografie Wikimedia Commons
Projekt X-20 DynaSoar byl uzavřen kvůli mnoha technickým, organizačním a dalším problémům, které pramenily z extrémní složitosti technického úkolu. Konstruktérům a vědcům se podařilo vyřešit řadu důležitých problémů, ale tato řešení nebyla v praxi testována pomocí plnohodnotného experimentálního vesmírného letounu. Mnoho nápadů a technologií vytvořených pro první americký kosmický letoun však bylo později použito v nových projektech. Hlavním výsledkem toho všeho byl komplex Space Transportation System a jeho hlavní prvek - opakovaně použitelná kosmická loď Space Shuttle.
Historie sovětského projektu „Spirála“a jeho dokončení byly různé. Vypadalo to jako druh reakce na zahraniční vývoj, ale zároveň se to vyvíjelo jinak. Navíc se ukázalo, že je úspěšnější: A. I. Mikojan provedl nezbytné testy, včetně suborbitálních letů. Hlavním důvodem odmítnutí „Spirály“byl vznik alternativních návrhů a projektů. Vývoj v rámci programu si zároveň okamžitě našel místo v slibných projektech, stejně jako v některých experimentálních produktech. Ve skutečnosti jeden projekt okamžitě „splynul“s druhým a zajistil jeho rozvoj.
Je dobře známo, že odvážné projekty, které začínají novými směry, nemusí vždy poskytnout požadované výsledky. Přesto s jejich pomocí specialisté shromažďují potřebná data a získávají cenné zkušenosti, které pak mohou využít při vytváření nových projektů. Právě to se stává hlavním výsledkem programů, které nejsou na první pohled příliš úspěšné. V případě DynaSoar a Spiral však situace vypadá složitěji. Pouze jedna verze kosmického letounu, vytvořená pomocí jejich zkušeností, dosáhla plného provozu a i ta už odešla do důchodu.
